專利名稱：信道預(yù)測系統(tǒng)、無線通信設(shè)備及信道預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于執(zhí)行信道預(yù)測的信道預(yù)測系統(tǒng)、無線通信設(shè)備及信道預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收的無線信號的狀態(tài)(幅度、相位等等)根據(jù)無線信道的特性(下文中稱作信道特性)而改變。為了使得通信控制適于這種改變中的信道特性，廣泛地使用了信道估計，在信道估計中，基于接收機側(cè)接收的無線信號來計算對發(fā)射機側(cè)和接收機側(cè)之間的信道特性進行指示的信道估計值。具體地，多天線傳輸技術(shù)(如使用多根天線來提高頻率使用效率的空分多址接入 (SDMA)和多輸入多輸出(MIMO)通信)極大地依賴于無線信道的條件。近些年，對于涉及到快速改變的無線信道，已經(jīng)考慮提供作為信道估計的高級技術(shù)的信道預(yù)測，以提高SDMA和MIMO發(fā)射技術(shù)的性能。使用特定時間點上的信道估計值，信道預(yù)測計算出信道預(yù)測值，該信道預(yù)測值為在該特定時間點之后的某個時間上的信道特性的預(yù)測值。具體地，由諸如線性預(yù)測和最小均方差(MMSE)標準預(yù)測(例如，非專利文檔1) 的方法從信道估計值計算出信道預(yù)測值。引用列表非專利文檔A. Duel-Hallen, S. Hu and H. Hallen, “ Long range prediction of fading signals :Enabling adaptive transmission for mobile radio channels," IEEE Signal Processing Mag. , vol. 17, No. 3, pp. 62-75, May 2000.

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述信道預(yù)測具有以下問題。具體地，由于在接收機側(cè)接收的無線信號中所包含的噪聲的影響，在信道估計值和實際信道特性之間出現(xiàn)偏差(下文中稱作估計誤差)。 已經(jīng)存在如下問題當使用包括這種估計誤差的信道估計值來執(zhí)行信道預(yù)測時，會使信道預(yù)測的預(yù)測性能惡化。鑒于此，本發(fā)明的目的是提供即使當信道估計值包括估計誤差時，也能夠減少信道預(yù)測的預(yù)測性能的惡化的信道預(yù)測系統(tǒng)、無線通信設(shè)備及信道預(yù)測方法。為了解決上述問題，本發(fā)明具有以下特征。根據(jù)本發(fā)明的第一特征，提供一種信道預(yù)測系統(tǒng)(信道預(yù)測系統(tǒng)100)，包括信道估計單元(信道估計單元110)，被配置為基于由接收機側(cè)接收的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示在無線信號的發(fā)射機側(cè) (發(fā)射機10)和所述無線信號的接收機側(cè)(接收機20)之間的信道特性；信道預(yù)測單元(信道預(yù)測單元120)，被配置為使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是所述信道特性在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的預(yù)測值；估計誤差值計算器 (估計誤差計算器130)，被配置為計算估計誤差值(估計誤差值σ 2)，所述估計誤差值指示由所述信道估計單元在第一時間點上(例如時間點tk_i)計算的信道估計值(信道估計值Zk^1)與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及預(yù)測誤差值計算器(預(yù)測誤差計算器140)，被配置為計算預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示由所述信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上(時間點tk_2)針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值(信道預(yù)測值fk-i)與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中，當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值，來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點(例如時間點tk)的信道預(yù)測值(信道預(yù)測值x~k)。根據(jù)這種特征，當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點的信道預(yù)測值。從而，即使當所述信道估計值包括所述估計誤差時，也可以減少所述信道預(yù)測的預(yù)測性能的惡化。本發(fā)明的第二特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下當所述預(yù)測誤差值大于所述估計誤差值時，相對于使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來針對所述第三時間點計算信道預(yù)測值。本發(fā)明的第三特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下當所述估計誤差值是零時，所述信道預(yù)測單元脫離針對所述第一時間點計算的信道估計值和信道預(yù)測值， 而僅使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。本發(fā)明的第四特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下當所述預(yù)測誤差值是零時，所述信道預(yù)測單元脫離在所述第一時間點上計算的信道估計值和信道預(yù)測值， 而僅使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。本發(fā)明的第五特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下所述信道預(yù)測單元包括加權(quán)和合成單元(加權(quán)和合成單元121)，被配置為依照于所述估計誤差值和所述預(yù)測誤差值，對在所述第一時間點上計算的信道估計值和針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值進行加權(quán)，并且合成已加權(quán)的信道估計值和已加權(quán)的信道預(yù)測值；以及預(yù)測執(zhí)行單元(預(yù)測執(zhí)行單元12 ，被配置為使用通過合成已加權(quán)的信道估計值和已加權(quán)的信道預(yù)測值而獲得的合成加權(quán)值(合成加權(quán)值ζ' k)，來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。本發(fā)明的第六特征是根據(jù)本發(fā)明的第五特征的，并且總結(jié)如下在所述估計誤差值增加時，所述加權(quán)和合成單元減少在所述第一時間點上計算的信道估計值的權(quán)重，以及在所述預(yù)測誤差值增加時，所述加權(quán)和合成單元減少針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值的權(quán)重。本發(fā)明的第七特征是根據(jù)本發(fā)明的第五特征的，并且總結(jié)如下所述加權(quán)和合成單元通過以下公式及其等價公式之一來計算所述合成加權(quán)值E 公式E = D+{B/(A+B)} (C-D)，其中，A是所述估計誤差值，B是所述預(yù)測誤差值，C是在所述第一時間點上計算的信道估計值，以及D是針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值。本發(fā)明的第八特征是根據(jù)本發(fā)明的第五特征的，并且總結(jié)如下當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，所述信道預(yù)測單元脫離在所述第一時間點上計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值，以及當所述預(yù)測誤差值大于所述估計誤差值時，所述信道預(yù)測單元脫離針對所述第一時間點計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。本發(fā)明的第九特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下依照于在所述接收機側(cè)從所述發(fā)射機側(cè)接收的無線信號的噪聲電平，所述估計誤差計算器來計算所述估計
誤差值。本發(fā)明的第十特征是根據(jù)本發(fā)明的第一特征的，并且總結(jié)如下所述預(yù)測誤差計算器基于過去的誤差值(誤差en)來計算所述預(yù)測誤差值，所述過去的誤差值(誤差^1) 指示所述信道估計單元在所述第二時間點上計算的信道估計值與在所述第二時間點上的信道特性之間的差值。根據(jù)本發(fā)明的第十一特征，提供一種無線通信設(shè)備，包括信道估計單元(信道估計單元110)，被配置為基于接收機側(cè)接收到的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示在無線信號的發(fā)射機側(cè)(發(fā)射機10)與所述無線信號的接收機側(cè)(接收機20)之間的信道特性；信道預(yù)測單元(信道預(yù)測單元120)，被配置為使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的信道特性的預(yù)測值；估計誤差計算器(估計誤差計算器130)，被配置為計算估計誤差值(估計誤差值ο 2)，所述估計誤差值指示所述信道估計單元在第一時間點上(例如時間點tk_i)計算的信道估計值(信道估計值ZkJ與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及預(yù)測誤差值計算器(預(yù)測誤差計算器140)，被配置為計算預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示所述信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上(時間點tk_2)針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中，當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點(例如時間點tk)的信道預(yù)測值(信道預(yù)測值x~k)。根據(jù)本發(fā)明的第十二特征，提供一種信道預(yù)測方法，包括以下步驟基于接收機側(cè)接收到的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示在所述無線信號的發(fā)射機側(cè)與所述無線信號的接收機側(cè)之間的信道特性；使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的信道特性的預(yù)測值；計算 (步驟S104)估計誤差值，所述估計誤差值指示在計算信道估計值的步驟中在第一時間點上計算的信道估計值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及計算(步驟S105) 預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中， 當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，計算信道預(yù)測值的步驟包括相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點的信道預(yù)測值。根據(jù)本發(fā)明，可以提供即使當信道估計值包括估計誤差時，依然能夠減少信道預(yù)測的預(yù)測性能的惡化的信道預(yù)測系統(tǒng)、無線通信設(shè)備以及信道預(yù)測方法。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的無線通信系統(tǒng)的配置的框圖。圖2是用于解釋一般預(yù)測的圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的信道預(yù)測系統(tǒng)的操作的流程圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的信道預(yù)測系統(tǒng)的仿真結(jié)果的圖。
具體實施例方式接下來，將通過參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。具體地，將給出對以下各項的描述(1)無線通信系統(tǒng)的示意配置，(2)信道預(yù)測系統(tǒng)的配置，(3)信道預(yù)測系統(tǒng)的處理，(4) 仿真評估，( 有利效果，以及(6)其他實施例。在對實施例的附圖的以下描述中，將相同或相似的附圖標記給予相同或相似的部分。(1)無線通信系統(tǒng)的示意配置圖1是示出了根據(jù)本實施例的無線通信系統(tǒng)1的配置的框圖。如圖1所示，無線通信系統(tǒng)1包括發(fā)射機10和接收機20。發(fā)射機10作為無線信號的發(fā)射機側(cè)工作，且接收機20作為無線信號的接收機側(cè)工作。具體地，接收機20接收通過無線信道3從發(fā)射機10發(fā)射的無線信號。在無線基站和無線終端中的一個處提供發(fā)射機10，且在無線基站和無線終端中的另一個處提供接收機20。接收機20分析從發(fā)射機10接收的無線信號，并向發(fā)射機10反饋用于對發(fā)射機10 的多天線發(fā)射進行自適應(yīng)控制的反饋信息。除了發(fā)射天線12之外，發(fā)射機10包括發(fā)射處理器11。發(fā)射處理器11基于從接收機20反饋的反饋信息，執(zhí)行自適應(yīng)通信控制(例如，自適應(yīng)調(diào)制、發(fā)射功率控制、發(fā)射權(quán)重控制等等)。除了接收天線22之外，接收機20包括接收處理器21和信道預(yù)測系統(tǒng)100。接收處理器21對接收天線22接收到的無線信號執(zhí)行接收處理(具體地，均衡檢測處理等等)。 通過該接收處理，接收機20從接收到的無線信號產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)。
信道預(yù)測系統(tǒng)100執(zhí)行如上所述的信道估計和信道預(yù)測。具體地，信道預(yù)測系統(tǒng) 100計算針對處理延遲之后的時間點(即，發(fā)射機10下一次發(fā)射無線信號的時間點)的信道預(yù)測值，且基于計算出的傳播預(yù)測值來產(chǎn)生值來作為反饋信息。(2)信道預(yù)測系統(tǒng)的配置依然參見圖1，描述了信道預(yù)測系統(tǒng)100的配置。信道預(yù)測系統(tǒng)100包括信道估計單元110、信道預(yù)測單元120、估計誤差計算器130 以及預(yù)測誤差計算器140。信道預(yù)測單元120包括加權(quán)和合成單元121、合成值存儲單元 122以及預(yù)測執(zhí)行單元123。預(yù)測誤差計算器140包括誤差計算器141、誤差存儲單元142 以及誤差預(yù)測單元143。信道估計單元110執(zhí)行信道估計。具體地，信道估計單元110無線信號中包括的已知信號與提前存儲的參考值相比較，并且基于比較結(jié)果周期性地計算對無線信道3的信道特性進行指示的信道估計值zk。這里，已知信號是信號序列，發(fā)射機側(cè)和接收機側(cè)都知道該信號序列的預(yù)設(shè)值(如幅度和相位)。參考信號是等價于已知信號的信號序列。當大量信道存在于發(fā)射機側(cè)和接收機側(cè)之間時，信道估計單元110按照需求執(zhí)行對所有信道的估計。
8
權(quán)利要求
1.一種信道預(yù)測系統(tǒng)，包括信道估計單元，被配置為基于接收機側(cè)接收到的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示無線信號的發(fā)射機側(cè)與無線信號的接收機側(cè)之間的信道特性；信道預(yù)測單元，被配置為使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的信道特性的預(yù)測值；估計誤差值計算器，被配置為計算估計誤差值，所述估計誤差值指示所述信道估計單元在第一時間點上計算的信道估計值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及預(yù)測誤差值計算器，被配置為計算預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示所述信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點的信道預(yù)測值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中當所述預(yù)測誤差值大于所述估計誤差值時，相對于使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中當所述估計誤差值是零時，所述信道預(yù)測單元脫離針對所述第一時間點計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中當所述預(yù)測誤差值是零時，所述信道預(yù)測單元脫離在所述第一時間點上計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中所述信道預(yù)測單元包括加權(quán)和合成單元，被配置為依照于所述估計誤差值和所述預(yù)測誤差值，對在所述第一時間點上計算的信道估計值和針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值進行加權(quán)，并且合成已加權(quán)的信道估計值和已加權(quán)的信道預(yù)測值；以及預(yù)測執(zhí)行單元，被配置為使用通過合成已加權(quán)的信道估計值和已加權(quán)的信道預(yù)測值而獲得的合成加權(quán)值，計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中當所述估計誤差值增加時，所述加權(quán)和合成單元減少在所述第一時間點上計算的信道估計值的權(quán)重，以及當所述預(yù)測誤差值增加時，所述加權(quán)和合成單元減少針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值的權(quán)重。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中所述加權(quán)和合成單元通過以下各項之一來計算所述合成加權(quán)值E 公式=E = D+{B/ (A+B)} (C-D)，其中，A是所述估計誤差值，B是所述預(yù)測誤差值，C是在所述第一時間點上計算的信道估計值，以及D是針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值，以及與所述公式等價的公式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，所述信道預(yù)測單元脫離在所述第一時間點上計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值，以及當所述預(yù)測誤差值大于所述估計誤差值時，所述信道預(yù)測單元脫離針對所述第一時間點計算的信道估計值和信道預(yù)測值，而僅使用在所述第一時間點上計算的信道估計值來計算針對所述第三時間點的信道預(yù)測值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中所述估計誤差值計算器依照于在所述接收機側(cè)從所述發(fā)射機側(cè)接收的無線信號的噪聲電平，來計算所述估計誤差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信道預(yù)測系統(tǒng)，其中所述預(yù)測誤差值計算器基于過去的誤差值來計算所述預(yù)測誤差值，所述過去的誤差值指示所述信道估計單元在所述第二時間點上計算的信道估計值與所述第二時間點上的信道特性之間的差值。
11.一種無線通信設(shè)備，包括信道估計單元，被配置為基于由接收機側(cè)接收的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示無線信號的發(fā)射機側(cè)與無線信號的接收機側(cè)之間的信道特性；信道預(yù)測單元，被配置為使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的信道特性的預(yù)測值；估計誤差值計算器，被配置為計算估計誤差值，所述估計誤差值指示所述信道估計單元在第一時間點上計算的信道估計值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及預(yù)測誤差值計算器，被配置為計算預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示所述信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，所述信道預(yù)測單元優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值，來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點的信道預(yù)測值。
12.一種信道預(yù)測方法，包括以下步驟基于接收機側(cè)接收到的無線信號來計算信道估計值，所述信道估計值指示所述無線信號的發(fā)射機側(cè)與無線信號的接收機側(cè)之間的信道特性；使用所述信道估計值來計算信道預(yù)測值，所述信道預(yù)測值是在計算所述信道估計值的時間點之后的時間點上的信道特性的預(yù)測值；計算估計誤差值，所述估計誤差值指示所述信道估計單元在第一時間點上計算的信道估計值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值；以及計算預(yù)測誤差值，所述預(yù)測誤差值指示信道預(yù)測單元在所述第一時間點之前的第二時間點上針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值與所述第一時間點上的信道特性之間的差值，其中當所述估計誤差值大于所述預(yù)測誤差值時，計算信道預(yù)測值的步驟包括相對于使用在所述第一時間點上計算的信道估計值，優(yōu)選地使用針對所述第一時間點計算的信道預(yù)測值來計算針對所述第一時間點之后的第三時間點的信道預(yù)測值。
全文摘要
一種傳播路徑預(yù)測系統(tǒng)(100)具有計算估計誤差值的估計誤差計算器(130)，該估計誤差值表示信道估計值和信道特性之間的差值，信道預(yù)測系統(tǒng)(100)還具有用于計算預(yù)測誤差值的預(yù)測誤差計算器(140)，該預(yù)測誤差值指示由信道預(yù)測單元(120)計算的信道預(yù)測值與信道特性之間的差值。當估計誤差值超過預(yù)測誤差值時，相對于使用信道估計值，信道預(yù)測單元(120)優(yōu)先使用信道預(yù)測來計算與未來時刻相對應(yīng)的信道預(yù)測值。
文檔編號H04B7/005GK102165713SQ200980138230
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者童方偉 申請人:京瓷株式會社